معرفی ورق استیل 410

مقدمه

ورق استیل 410 در گروه فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی قرار داشته و همچون دیگر استنلس استیل های مارتنزیتی دارای خاصیت مغناطیسی است (استنلس استیل 410 در هر دو حالت آنیل شده و سخت شده مغناطیسی می باشد). این گرید دارای مقاومت به خوردگی مطلوبی به همراه استحکام و سختی بالاست. ورق استیل 410 عملیات حرارتی پذیر بوده و طی این فرایند خواص مکانیکی آن افزایش می یابد. این آلیاژ دارای 5/11 تا 5/13 درصد کروم می باشد. این عنصر اصلی ترین عنصر آلیاژی در ترکیب شیمیایی ورق استیل 410 بوده و میزان آن در مقایسه با فولاهای زنگ نزن آستنیتی به مراتب کمتر است (حداقل میزان کروم در ترکیب استنلس استیل های آستنیتی سری 300، 16 الی 18 است ). مقدار نیکل نیز در این آلیاژ به یک درصد نمی رسد (حداقل میزان نیکل در ترکیب شیمیایی استنلس استیل های آستنیتی سری 300، 8 درصد است). به همین دلیل به طور کلی ورق استیل 410 دارای مقاومت به خوردگی کمتری نسبت استنلس استیل های آستنیتی سری 300 و استیل فریتی 430 (حاوی 16 تا 18 درصد کروم) می باشد. معمولا از این فولاد در شرایطی که نیاز به مقاومت به خوردگی متوسط و استحکام و سختی بالاست استفاده می شود.

 گرید S 410 نسخه کم کربن و اصلاح شده ورق استیل 410 می باشد. همچنین ورق استیل S 410 (non-hardenable) برخلاف استیل 410 (hardenable) بواسطه عملیات حرارتی سختی اش افزایش نمی یابد. در واقع ورق استیل S 410 عملیات حرارتی پذیر نیست. این گرید جوش پذیری بهتر و خواص مکانیکی کمتری نسبت به استیل 410 دارد. ورق استیل S 410 علاوه بر کربن کمتر، مقداری تیتانیم (حداکثر 2/0 درصد) نیز در ترکیب خود دارد. افزودن تیتانیم منجر به کاهش تشکیل فاز آستنیت در دماهای بالا می شود. ورق استیل S 410 در حالت آنیل دارای ساختار کاملا فریتی است. همانطورکه گفته شد این گرید توسط عملیات حرارتی سخت نمی شود. این ویژگی از ترک ها حین جوشکاری و زمانی که در معرض دمای بالا قرار می گیرد جلوگیری می کند. معمولا زمانی که از دمای بحرانی (critical temperature) سریع سرد می شود نیز داکتیل و نرم باقی می ماند. رفتار مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون این گرید مشابه با ورق استیل 410 می باشد. با این حال برای کاربردهایی که زیبایی ظاهری مهم است استفاده نمی شود زیرا مستعد خوردگی حفره ای به صورت موضعی می باشد.

ترکیب شیمیایی ورق استیل 410

جدول 1: آنالیز ترکیب شیمیایی ورق استیل 410

عنصر آلیاژی (%)		استیل S 410	استیل 410
کربن (C)	کمترین مقدار (min)	-	08/0
	بیشترین مقدار (max)	08/0	15/0
منگنز (Mn)	کمترین مقدار (min)	-	-
	بیشترین مقدار (max)	1	1
سیلسیم (Si)	کمترین مقدار (min)	-	-
	بیشترین مقدار (max)	1	1
فسفر (P)	کمترین مقدار (min)	-	-
	بیشترین مقدار (max)	04/0	04/0
گوگرد (S)	کمترین مقدار (min)	-	-
	بیشترین مقدار (max)	03/0	03/0
کروم (Cr)	کمترین مقدار (min)	5/11	5/11
	بیشترین مقدار (max)	5/13	5/13
نیکل (Ni) – بیشترین مقدار (max)		6/0	75/0
تیتانیم (Ti) – بیشترین مقدار (max)		2/0	-
آهن (Fe)		عنصر پایه	عنصر پایه

خواص مکانیکی ورق استیل 410

جدول 2: خواص مکانیکی ورق استیل 410 در دمای اتاق

رده آلیاژی	استحکام کششی نهایی (MPa)	استحکام تسلیم (MPa)	الانگیشن (%)	سختی
	UTS (MPa)-min	YS (%2 proof stress) (Mpa)	E ( % in 50 mm)-min	راکول (HR B)
410	515	310	25	80
S 410	461	238	27	72

خواص فیزیکی ورق استیل 410

جدول 2: خواص فیزیکی ورق استیل 410

خواص فیزیکی استیل 410
چگالی (g/cm3)		8/7
دمای ذوب (C֯)		1530 - 1480
مدول الاسیسیته (GPa)		200
مقاومت الکتریکی (m.Ωn)		570
رسانایی حرارتی (m.k / W)	C ֯ 100	9/24
	C ֯ 500	7/28
ضریب انبساط حرارتی (C ֯ / m / mµ)	C ֯ 100 - 0	9/9
	C ֯ 315 - 0	11
	C ֯ 538 - 0	5/11

مقاومت به خوردگی ورق استیل 410

مقاومت به خوردگی ورق استیل 410 می تواند بواسطه فرایندهایی نظیر عملیات حرارتی (عملیات سخت کردن – Hardening و تمپر ) و پولیش (هر چه سطح فولاد صاف تر باشد مقاومت به خوردگی افزایش می یابد) بهبود یابد. معمولا این فولاد پس از عملیات حرارتی مقاومت خوبی در برابر هوای خشک، بخار، گازهای داغ، آب شیرین، اسیدهای غذایی، مواد شیمیایی ملایم و قلیایی از خود نشان می دهد.  همچنین ورق استیل 410 در برابر نیتریک اسید، سولفوریک اسید غلیظ، استیک اسید رقیق و نفتا مقاومت به خوردگی رضایت بخشی ارائه می دهد. این فولاد معمولا در شرایط آنیل شده، مقاومت به خوردگی ضعیفی دارد و استفاده از آن توصیه نمی شود. 

مقاومت به اکسیداسیون ورق استیل 410

ورق استیل 410 در سرویس دهی های پیوسته تا دمای C ֯ 700 و در سرویس دهی های متناوب تا دمای C ֯ 815 مقاومت به اکسیداسیون خوبی از خود نشان می دهد. اگرچه خواص مکانیکی این فولاد در محدوده دمایی C ֯ 580 – 400 افت می کند.

عملیات حرارتی استیل 410

سیکل عملیات حراتی استنلس استیل 410 شامل مراحل ذیل می باشد:

عملیات آنیل (Annealing): حرارتی دهی یکنواخت تا C ֯ 900 – 816، سپس سرد کردن در کوره تا دمای C ֯ 593 و در نهایت سرمایش در هوا.

آنیل فرایندی (Process Annealing): حرارت دهی تا C ֯ 788 – 732 و سرمایش در هوا.

عملیات سخت کاری (Hardening): حرارت دهی در محدوده دمایی C ֯ 1010 – 927 و سرمایش در هوا یا روغن. لازم است که پس از این مرحله عملیات تنش زدایی یا تمپز انجام شود.

عملیات تنش زدایی (Stress Relieving): حرارت دهی در بازه دمایی C ֯ 427 – 149 به مدت 1 الی 2 ساعت و سرمایش در هوا.

عملیات تمپر (Tempering): حرارت دهی در محدوده دمایی C ֯ 760 – 593 به مدت 1 الی 4 ساعت و سرمایش در هوا.  

همانطورکه در قسمت مقدمه اشاره شد ورق استیل S 410 عملیات برخلاف گرید 410 عملیات حرارتی پذیر نیست. این فولاد معمولا پس از کار سرد جهت از بین کرنش های ناشی از این فرایند تحت عملیات آنیل قرار می گیرد. سیکل عملیات آنیل ورق استیل S 410 شامل حرارت دهی در محدوده دمایی C ֯ 899 – 871 و سرمایش در هواست.

شکل پذیری ورق استیل 410

ورق استیل 410 کارپذیری معقولی در حالت سرد از خود نشان می دهد. معمولا در شرایط آنیل شده می تواند تا حدودی تحت فرایندهایی نظیر کشش قرار گیرد.

جوش پذیری ورق استیل 410

جوشکاری فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی به خاطر قابلیت سختی پذیری این فولادها با محدودیت هایی روبروست. در جوشکاری ورق استیل مارتنزیتی با ضخامت کم که میزان کروم آن ها کم است نیازی به عملیات پیش گرمایش تا دمای C ֯ 260 لازم نیست. اما پس از جوشکاری جهت دستیابی به خواص مطلوب عملیات حرارتی در نظر گرفته می شود. البته ورق استیل 410 در بین استنلس استیل های مارتنزیتی بهترین جوش پذیری را دارد. عمده ترین تفاوت این گرید با دیگر فولادهای مارتنزیتی مربوط به میزان کربن است. پایین تر بودن میزان کربن در ترکیب ورق استیل 410 نیاز به عملیات حرارتی پس از جوشکاری را خذف می کند. بین گریدهای 410 و S 410 نیز ورق استیل S 410 به دلیل اینکه کربن کمتری دارد جوش پذیری بهتری دارد.

کاربردهای ورق استیل 410

عمده ترین کاربردهای ورق استیل 410 شامل بکارگیری در ساخت پره های توربین گازی و بخاز، ظروف آشپزخانه، برج های تقطیر پتروشیمی و تجهیزات پزشکی می باشد.

تهیه ورق استیل 410

 امروزه بسیاری از واحدهای صنعتی جهت پیشبرد اهداف خود نیازمند فولادهای زنگ نزن هستند. بدین جهت شرکت فلزپایا با واردات انواع ورق های استنلس استیل همچون ورق استیل 410 و راه اندازی وب سایت فروشگاهی در این زمینه دسترسی فعالان صنعتی به این فولادها را میسر کرده است. 

استعلام قیمت ورق استیل

مروری بر مشخصات و ویژگی های ورق استیل

ورق های استنلس استیل که از آنها با نام ورق استیل یاد می شود همچون فولادهای معمولی تحت خوردگی و زنگ زدگی قرار نمی گیرند. این نوع فولاد تفاوت قابل ملاحظه‌ای با فولاد کربنی به دلیل میزان کروم موجود دارد، که بر خلاف فولاد کربنی خوردگی سطح را محدود می سازد. فولاد کربنی در مقابل هوا یا هر نوع رطوبت در هوا زنگ می زند.

 به دلیل ویژگی هایی نظیر مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون استنلس استیل ها یه عنوان یکی از محبوب ترین آلیاژها به شمار می روند. این فولادها از نظر ساختار فازی به گروه های آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی، دوپلکس و رسوب سختی تقسیم می شوند. فولادهای آستنیتی به دو گروه سری 200 و 300 تقسیم می شوند که کاربردهای سری 300 به مراتب بیشتر است. استنلس استیل های سری 200 و 300 بنابر دارا بودن ساختار آستنیتی دارای خواص غیر مغناطیسی هستند. در بین سری 300 از استنلس استیل های آستنیتی ورق استیل 304 بیشترین کاربرد را دارد. پس از این گرید ورق استیل 316 بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

 فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی و فریتی که تحت عنوان سری 400 نیز شناخته می شوند دارای خواص مغناطیسی هستند. این فولادها در مقایسه با استنلس استیل های آستنیتی کمر مورد استفاده قرار می گیرند. معروفترین و شناخته شده ترین رده آلیاژی در بین سری 400 از استنلس استیل ها ورق استیل 430 (ورق استیل بگیر) می باشد.

استنلس استیل های دوپلکس حاوی مقادیر برابری از فازهای فریت و آستنیت هستند که با دارابودن نیکل کمتر در مقایسه با فولادهای آستنیتی اما خواصی همچون این فولادها را از خود نشان می دهند.   

کاربرد‌های ورق استیل

در صورت نیاز به نگهداری کم و مقاومت در مقابل خوردگی، انتخاب ورق های فولادی ضد زنگ گزینه‌ای طبیعی بوده و در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌ها از معماری جهت بکارگیری در نمای ساختمان تا صنایع غذایی، نفت و گاز، تولید برق، تولید لوازم خانگی و.... را شامل می شود. در ادامه به نمونه ای از این کاربردها شاره می شود.

کاربرد صنعتی ورق استیل

انواع ورق استیل معمولا به صورت کویل و ورق های فابریک تولید می شود که شاخه های مختلفی از صنعت همواره از ورق استیل استفاده می کنند. مثال هایی از صنایع مصرف کننده ورق های فولادی زنگ نزن در ذیل آمده است:

مخازن سوخت و مواد شیمیایی

کارخانه‌های شیمیایی و پترو شیمی‌

صنایع دارو سازی و غذا در صورت نیاز به محیط‌های پاکیزه

ساخت لوازم پزشکی

ساخت لوازم خانگی همچون تجهیزات آشپزخانه

صنایع حرارتی همچون کوره سازی

صنایع برودتی

بکارگیری در صنعت هوایی

ساخت و ساز، معماری نوین

ساخت قطعات و اجزای کابین آسانسور (از ورق استیل طرح دار و دانه گندمی استفاده می شود)

ورق استیل و فواید زیست­ محیطی آن

سالهای متمادی است که از فولاد در ساخت­ و ساز، کاربردهای مهندسی، تزیینات مناظر طبیعی، فضای درونی سازه ها، سازه های دریایی و هنر (مجسمه سازی) استفاده می شود. فولاد از رایج ترین مواد ساخت و ساز است که در تمام دنیای صنعت از آن استفاده می شود. این ماده محکم، بادوام، چند منظوره (قابلیت کاربرد فراوان) و قابل بازیافت است. فولاد زنگ نزن (استنلس استیل) علاوه بر موارد یاد شده، مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارد و عملا به نگهداری نیاز ندارد. فولاد زنگ نزن شکل پذیری بالایی دارد و می توان آن را به شکل های مختلفی همچون ورق، لوله، میلگرد و پروفیل درآورد. در این بین ورق استیل (ورق استنلس استیل) بخش عمده ای از تولیدات انواع مقاطع مختلف فولاد زنگ نزن را به خود اختصاص داده است.

فولاد علاوه بر این که یکی از بهترین گزینه ها برای بسیاری از پروژه های ساخت و ساز است، با محیط زیست نیز سازگار است. در این بخش به برخی از مزایای کار با فولاد، به ویژه فولاد زنگ نزن که به محیط­زیست نیز کمک می کند، نگاهی می­اندازیم.

سرعت ساخت

یکی از عمده ترین ویژگی های بکارگیری ورق استیل در ساخت و ساز کوتاه بودن زمان ساخت و نصب فریم های ساخته شده از این فولادها می باشد. اکثر محصولات فولادی از قبل در کارخانه آماده شده و برش خورده اند. سپس این محصولات از پیش­آماده شده پس از تحویل به راحتی با جوش یا بست­های مکانیکی به یکدیگر متصل می شوند. به همین دلیل به نیروی انسانی کمتری نیاز است و کربن کمتری هم در کارگاه تولید می شود زیرا تقریبا هیچ دور ریز و ضایعاتی وجود ندارد. در نتیجه زمان ساخت و مصرف انرژی کاهش می یابند.

تهویه طبیعی و روشنایی روز

عمر طولانی ورق استیل به ما این امکان را می دهد تا از پنجره های بزرگ و سیستم های کرتین وال شیشه ای استفاده کنیم. در برخی سیستم های کرتین وال میزان روشنایی طبیعی ورودی تقریبا نامحدود است. تاثیر مستقیم روشنایی طبیعی بر خلاقیت و وضع روحی انسان ها ثابت شده است. همچنین می­دانیم که انسان ها زمانی که در معرض نور خورشید هستند بهتر کار کرده و افسردگی کمتری را تجربه می­ کنند.

با استفاده از پنجره­های بازشو با قاب­های باریک از جنس استنلس استیل می­توان از تهویه طبیعی استفاده کرد. هوای تازه به سلامت و تنفس بهتر انسان کمک کرده و نیاز به تهویه مکانیکی را کاهش می دهد.

 تاثیر بکارگیری ورق استیل بر بازده انرژی

سیستم های دیواره های خارجی ساخته شده از جنس ورق استیل گزینه عالی برای افزودن عایق بین بخش های مختلف سازه به حساب می آیند. فریم های فولادی نیز برای استفاده در نماهای خارجی ضد باران (rain screen) گزینه عالی هستند. این نماهای خارجی را همچنین می توان با استفاده از استنلس استیل نیز ساخت. با این کار به علت عایق سازی بهتر و توانایی نمای خارجی در حذف سریع رطوبت، درون ساختمان در فصل های سرد سال گرم، در فصل های گرم سال سرد و در آب و هوای شرجی عاری از رطوبت است. این ویژگی باعث کاهش هزینه سرمایش و گرمایش می شود و در نتیجه مصرف انرژی کمتری را در پی دارد و از فشار موجود بر ذخایر سوختی نفت، گاز و زغال سنگ می­کاهد. این ویژگی مصرف برق را نیز کاهش می دهد.

دوام بالا

ورق استیل و دیگر مقاطع تولیدی از فولاد زنگ نزن با طول عمر خارق العاده ای که دارد برای ساخت سازه ها و پوشش های محافظ مانند نمای خارجی و داخلی، سقف ها و سطح خارجی سازه های دریایی در مقایسه با چوب دوام بیشتری دارد. سازه های فولادی برای استفاده در پروژه­هایی که باید در مقابل عوامل طبیعی مانند بادهای شدید، رطوبت و نمک دریا مقاوم باشند، مناسب هستند. ورق استیل 316 و 304 نمونه از رده آلیاژی در بین استنلس استیل ها که در ساخت سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند.

ورق استیل به علت خاصیت ضدخوردگی بسیار با دوام است، زنگ نمی زند و در تماس با آلاینده­ها آسیب­ نمی بیند. همچنین باید خاطر نشان کرد که استنلس استیل در مقایسه با سایر فلزاتی که در ساخت­ و ساز به کار می روند، در برابر آتش مقاوم تر است.

استفاده مجدد از ورق استیل

ورق استیل و به طور کلی انواع مقاطع تولید شده از استنلس استیل ها را می توان مجددا استفاده کرد یا بازیافت نمود. این ویژگی­ها تاثیر مثبتی بر محیط زیست دارند. استفاده یا تولید مجدد فولاد زنگ نزن به معنی استفاده کمتر از منابع طبیعی مانند جنگل ها است. جنگل­ها برای تصفیه هوا ضروری هستند و هوای پاک تری برای تنفس تولید می کنند.

به گزارش انجمن جهانی فولاد، فولاد قابل بازیافت ترین ماده در جهان است. سیستم­ها و پروفیل­های فولاد زنگ نزن ساختمان ها را می توان جمع آوری و بازیافت و به دفعات از آنها استفاده کرد. این کار باعث کاهش هزینه انرژی مصرفی و کاهش انتشار گازهای حاصل از تولید محصولات جدید می شود. همچنین ذخایر سنگ آهن محدود هستند و به عملیات­های استخراج گران قیمتی نیاز دارند که بسیاری از مناظر طبیعی را نیز از بین می برند. فولاد بازیافتی به انرژی کمتری برای پالایش، تصفیه و ساخت قطعات نیاز دارد. بازیافت فولاد تاثیری بر استحکام آن ندارد. به علاوه، با بازیافت فولاد از دور ریخته شدن حجم زیادی فلز به زباله دانی ها نیز جلوگیری می شود.

گاز های گلخانه ای نامی آشنا برای اغلب ماست که شامل دی اکسید کربن، متان، بخار آب و ازت هستند. دی اکسید کربن تنها یکی از گاز های گلخانه ای است که انسان تولید می کند و در مقایسه با دیگر گازهای گلخانه ای برای ما نام آشناتر است. در حال حاضر صنعت فولاد یکی از بزرگترین منتشرکنندگان گاز دی اکسید کربن است اما فرایند تولید استنلس استیل ها در مقایسه با دیگر صنایع فولادی گاز دی اکسید کربن قابل توجهی منتشر نمی کند.

مقایسه ی گریدهای استیل 304، L 304، 316 و L 316 از نظر مقاومت خوردگی

طبق موسسه آمریکایی AISI برای گریدهای اساسی، تنها تفاوت عملیاتی میان ورق استیل 304 یا 316، و L 316 یا L 304 محتوای کربن آنهاست. بیشینه مقادیر کربن در آلیاژهای 304 و 316، 0.08 درصد و برای گریدهای L 304 و L 316، 0.030 درصد می باشد. مقادیر همه عناصر دیگر آنها اساساً مساوی است، همچنانکه مثلاً میزان نیکل در 304، 8 تا 10.5 درصد و برای L 304، 8 تا 12 درصد می باشد.

در خصوص فولاد نوع L 304، دو نوع گرید اروپایی وجود دارد: 1.4306 و 1.4307. آلیاژ 1.4306 متداول ترین گونه ی فولاد ارائه شده در خارج از کشور آلمان است. گریدهای (304) 1.4301 و (L 304) 1.4306 به ترتیب دارای بیشینه ی مقدار کربن 0.07 درصد و 0.030 درصد هستند. میزان کروم و نیکل برای گریدهای مزبور یکسان است. چنانچه بیشینه مقدار نیکل در هر دو گرید 8 درصد می باشد. به ازای آلیاژهای 316 و L 316، به ترتیب آلیاژهای اروپایی 1.4401 و 1.4404 وجود دارد که تمام عناصر در آنها یکسان است و بیشینه ی مقادیر کربن شان به ترتیب 0.07 درصد برای گرید 1.4401 و 0.030 درصد برای گرید 1.4404 می باشد.

تاثیر کربن بر مقاومت خوردگی

گونه های کم کربن مثل L 316 به عنوان جایگزین هایی برای گونه های با کربن استاندارد نظیر 316 ساخته شدند بدین منظور که بر مشکل خطر خوردگی بین دانه ای (مثلاً در اثر خرابی جوش)، غلبه نمایند که این موضوع در روزهای آغازین به عنوان مشکلی در جهت استفاده از لوله های استنلس استیل مطرح شده بود. چنانچه فولاد در محدوده دمایی 450 تا 850 درجه سانتی گراد برای مدت چندین دقیقه باقی بماند، این مشکل می تواند بروز کند و در نتیجه ی محیط های شدیداً خورنده (حمله ای) ظاهر می گردد. آنگاه پدیده خوردگی در کنار مرزهای دانه اتفاق می افتد.

چنانچه میزان کربن زیر 0.030 درصد باشد آنگاه این خوردگی بین دانه ای پس از بروز این دماها اتفاق نمی افتد، خصوصاً برای تعیین مدت زمان به کار رفته در مناطق جوشکاری شده ی حرارت دیده در قسمت های ضخیم استیل.

تاثیر میزان کربن بر قابلیت جوشکاری (جوش پذیری)

دیدگاهی وجود دارد مبنی بر اینکه جوشکاری بر روی انواع کم کربن فولادها آسانتر است تا جوشکاری بر روی انواع فولادهای با کربن استاندارد.

به نظر می‌رسد دلیل روشنی برای این مطلب وجود نداشته باشد و تفاوتها احتمالاً مربوط به استحکام پایین تر نوع کم کربن فولاد می شود. نوع کم کربن ممکن است آسان تر شکل گرفته و فرم بپذیرد ولی این امر در جای خود نیز امکان دارد در باقیمانده ی تنش به جامانده بر فولاد پس از فرم دهی و مناسب سازی جهت جوشکاری، تاثیر بگذارد. این مشکل ممکن است ناشی از این مطلب باشد که در تیپ های با کربن استاندارد برای نگهداری حالت شان در وضعیتی که برای جوشکاری آماده سازی شده اند، نیروی بیشتری مورد نیاز است. چنانچه در این حالت به خوبی در جای خود فیکس نشده باشد، میل بیشتری به بازگشت فنری در آن بروز می‌کند.

مواد مصرفی جوشکاری در هر دو نوع بر پایه ترکیبات کربن پایین استوار است. زیرا بدین شکل ریسک خوردگی بین دانه ای در قلاب جامد شده ی جوش از میان می‌رود و یا از پخش و انتشار کربن در فلز مادر (اصلی) پیشگیری می شود.

ورق استیل در کوره سازی

در بسیاری از پروسه های تولید مدرن از کوره های دمابالا برای تکمیل فرآیند تولید قطعات فلزی استفاده می شود. قرار دادن این قطعات در دماهای بسیار بالا و به مدت طولانی برای مواردی مانند آنیل شدن، پوشش دهی دمابالا یا استریلیزه کردن امری متداول است. اما مسئله این است که هر محفظه ای که برای نگهداشتن این قطعات در این دماها استفاده می شود خود نیز در معرض این دماها قرار دارد.

سبدهایی که برای نگه داشتن قطعات در دمای کوره استفاده می شوند باید از موادی ساخته شده باشند که بتواند چنین دماهای شدیدی را تحمل کند. مقاومت فولاد های زنگ نزن (استنلس استیل ها) در برابر دما معمولا بالاست، اما کدام یک از این فولادها برای استفاده در کاربردهای دما بالا بهترین گزینه است؟

جواب این سوال نه تنها به حداکثر دمای کاربرد بلکه به مدت زمانی که این تجهیزات در معرض دمای قرار دارند نیز بستگی دارد و به همین دلیل است که در مشخصات بسیاری از آلیاژهای فلزی، حداکثر دمای کاری در سرویس دهی های پیوسته و متناوب گزارش می شوند.

بررسی دمای کاری انواع ورق استیل تحت شرایط پیوسته و متناوب

زمانی که می خواهیم ماده ای را برای استفاده در کوره انتخاب کنیم، مهم است بدانیم که این آلیاژ چه مدت در معرض آن دما قرار خواهد گرفت؛ چند ثانیه، چند دقیقه، یک ساعت و یا بیشتر. به تماس کوتاه و متناوب با حرارت که پس از آن آلیاژ از کوره خارج شده تا خنک شود، تماس متناوب یا ادواری و به تماس طولانی مدت با حرارت در کوره تماس پیوسته گفته می شود.

تحمل دمایی آلیاژهای فلزی در برابر دماهای بالا با توجه به متناوب یا پیوسته بودن تماس این آلیاژها با حرارت، ممکن است متفاوت باشد. در فهرست زیر توان تحمل حرارت متناوب و پیوسته برخی از فولادهای زنگ نزن ارائه شده است:

·      ورق استیل 304

·         پیوسته: 1,700°F (925°C)

·         متناوب: 1,600°F (870°C)

·      ورق استیل 309

·         پیوسته: 2,000°F (1,095°C)

·         متناوب: 1,800°F (980°C)

·      ورق استیل 310

·         سرویس دهی های پیوسته: 2,100°F (1,150°C)

·         سرویس دهی های متناوب: 1,900°F (1,025°C)

·      ورق استیل 316

·         سرویس دهی های پیوسته: 1,700°F (925°C)

·         سرویس دهی های متناوب: 1,600°F (870°C)

·      ورق استیل 410

·         سرویس دهی های پیوسته: 1,300°F (705°C)

·         سرویس دهی های متناوب: 1,500°F (815°C)

·      ورق استیل 420

·         سرویس دهی های پیوسته: 1,150°F (620°C)

·         سرویس دهی های متناوب: 1,350°F (735°C)

·      ورق استیل 430

·         سرویس دهی های پیوسته: 1,500°F (815°C)

·         سرویس دهی های متناوب: 1,600°F (870°C)

شاید متوجه روند تحمل دمایی عجیب و غریب ورق استیل سری 300 شده باشید. در این فولادها حداکثر دمای کاری در شرایط پیوسته از حداکثر دمای متناوب بالاتر است. در حالی که حالت طبیعی تر این است که فرض کنیم قرار دادن فولاد در معرض دماهای بالا به مدت کوتاه تر فشار کمتری به فولاد می آورد.

اما تماس متناوب با حرارت کوره عوامل تنش زای دیگری به جز خود حرارت در پی دارد – پدیده­ای که به آن «سیکل حرارتی» می گویند. زمانی که دمای آلیاژ از دمای بسیار بالا به دمای به شدت پایین تغییر کند، اتفاقاتی رخ می دهد.

فلزات و آلیاژهای فلزی با افزایش دما منبسط و با کاهش دما منقبض می شوند. بعلاوه، در دمای کوره ممکن است توده هایی به شکل پوسته روی سطح فولاد انباشته شوند – پوسته های تشکیل شده روی سطح فولاد از آهن و اکسید آهن ساخته شده اند که جایگزین لایه خارجی (لایه پسیو) می شود.

زمانی که آلیاژ در معرض سیکل های حرارتی بین دماهای بالا و پایین قرار می گیرد، این توده ها (پوسته ها) ترک خورده و از همدیگر جدا می شوند و در نهایت منجر به تضعیف فولاد می شوند. این مورد ممکن است به علت تفاوت در ضریب انبساط فولاد و پوسته های روی سطح آن روی دهد. به زبان ساده­تر، بخش داخلی ماده با یک نرخ منقبض یا منبسط می شود ولی توده ها و یا همان پوسته های روی سطح با نرخ دیگری منقبض یا منبسط می­شوند. این پدیده باعث می­شود ماده لایه لایه از هم جدا شود و در نهایت از بین برود.

کدام فلز برای استفاده در کوره بهترین گزینه است؟

برای انتخاب بهترین آلیاژ در فرآیندهای مرتبط با کوره باید نه تنها توان تحمل دمای پیوسته و/یا متناوب، بلکه قیمت آلیاژ در مقایسه با عملکرد آن را نیز در نظر گرفت.

به عنوان مثال فولاد Inconel 600® را در نظر بگیرید. این آلیاژ برای استفاده در شرایط دمایی بسیار شدید طراحی شده است. این آلیاژ می­تواند دمای عملیاتی 2000  ͦF (1093  ͦC) را به طور پیوسته تحمل کند – و از این نظر با ورق استیل 309 قابل مقایسه است.

اما ممکن است بین قیمت آلیاژ برند Inconel® و یک استنلس استیل معمولی­ تفاوت فاحشی باشد و همین موضوع تاثیر بسزایی در هزینه تهیه یک قطعه ی کوره دارد درحالی که تاثیر آنچنانی بر طول عمر مفید یا کارایی آن قطعه ندارد.

در برخی موارد برای ساخت قطعه ای از کوره که بتواند قطعات شما را در طول فرآیند­های متعدد پس از فرآیند کوره  حمل کند، شاید لازم باشد علاوه بر دمای عملیاتی فلز به مقاومت ماده در برابر مواد شیمیایی نیز توجه کنید.

در بین فولادهای زنگ نزن نیز ورق استیل 310 و 309 تحت آلیاژهای مقاوم به حرارت یا استیل نسوز شناخته می شوند. عمده ترین کاربرد این فولاد بکارگیری در ساخت قطعاتی است که در معرض دمای بالا قرار دارند. ساخت قطعات و تجهیزات کوره نمونه ای کاربردهای این دو فولاد زنگ نزن است.

کاربردها و ویژگی های ورق استیل 316

ورق استیل 316، فولادی ضدزنگِ آستنیتی کروم-نیکل و حاوی 2 تا ۳ درصد مولیبدن می باشد. محتوای مولیبدن موجود در این آلیاژ، مقاومت در برابر خوردگی و حفره ای شدن در محلول های یون کلرید و هم چنین مقاومت در دماهای بالا را افزایش می دهد.

این آلیاژ به ویژه در محیط های اسیدی و در برابر خوردگی ناشی از اسیدهای سولفوریک، هیدروکلریک، استیک، فرمیک و تارتار و همچنین سولفات های اسیدی و کلریدهای قلیایی مقاوم می باشد.

ورق استیل 316 در طبیعت بسیار با دوام می باشد. ساخت آن آسان بوده و آلیاژی بهداشتی محسوب می شود و از قابلیت جوشکاری خوبی برخوردار است. فولاد زنگ نزن گرید 316 به میزان قابل توجهی در برابر محلول های برومید، کلرید، اسید سولفوریک، یدیدها و اسیدهای چرب در دماهای بالا مقاومت بیشتری نسبت به دیگر گریدهای فولادهای ضد زنگ از خود نشان می دهد.

آن دسته از ورق های استیل که حاوی مولیبدن هستند، می توانند در ساخت مخازن تولید و نگهداری دارو های حساس نیز به کار گرفته شوند. این موضوع از بهداشتی بودن این آلیاژ ناشی می شود.

موارد کاربرد ورق استیل 316

آشناترین کاربردهای ورق استیل 316 در ساخت مانیفولد اگزوز، قطعات کوره، مبدل های حرارتی، قطعات موتور جت، فرآوری مواد شیمیایی، تجهیزات دارویی، قطعات شیر و پمپ، مخازن، کاغذ، منسوجات و همچنین تجهیزات پردازش و قطعاتی است که در معرض محیط های دریایی قرار دارند.

انواع ورق استیل 316

ورق استیل 316 شامل گرید L 316 نیز می باشد که نوع کم کربن آن است.

ورق استیل گرید L 316

این ورق استیل، نوع کم کربن گرید 316 است. محتوای پایین کربن در این نوع باعث کاهش رسوب کاربیدها در نتیجه ی جوشکاری می شود. بنابراین، برای اطمینان از حداکثر مقاومت در برابر خوردگی، حتی در صورت نیاز به جوشکاری، از این گرید آلیاژی استفاده می شود.

ورق استیل 316 و L 316 نسبت به گرید 304 از مقاومت در برابر خوردگی و دمای بالای بیشتری برخوردارند. این نوع ورق استیل را نمی توان با استفاده از عملیات حرارتی سخت نمود، اما به راحتی می توان آن را شکل داد و تحت کشش قرار داد.

ویژگی های ورق استیل 316

برخی خواص ورق استیل 316 در ادامه آمده است:

·         ورق استیل 316 حاوی مولیبدن است و در کلاس آستنیتی دسته بندی می شود.

·         این آلیاژ در بخش های دریایی مورد استفاده بسیار قرار می گیرد، چون در برابر خوردگی مقاوم است و حتی می تواند در شرایط های سخت دریایی به کار گرفته شود.

·         این آلیاژ وقتی در دماهای مختلف (از 425 تا 860 درجه سانتی گراد) مورد استفاده قرار گیرد، در برابر رسوب کاربید مقاوم خواهد بود.

·         از آنجایی که ورق استیل 316 در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، در استفاده های مختلف تجاری و صنعتی و همچنین در محیط های دارای کلرید بسیار بالا کاربرد دارد.

استنلس استیل آستنیتی مقاوم در برابر حرارت (309 (S 309) و 310 (S 310))

استیل S 309 و S 310 گونه های کم کربن گریدهای به ترتیب ۳۰۹ و ۳۱۰ می‌باشند و با محتوای کروم و نیکل زیاد، ورق استیل آستنیتی و مقاوم در برابر حرارت محسوب می‌شوند. این فولادهای ضد زنگ در محیط های اکسید کننده و در مجاورت عوامل یا واسطه های اکسیدی، هم در برابر خوردگی مقاومت عالی دارند و هم در درجه حرارت های زیاد از ویژگی های مکانیکی مطلوبی برخوردارند. از این رو جهت ساخت تجهیزات کوره های حرارتی دماهای بالا، تجهیزات خشک کن ها و دیگر قسمت ها و قطعات مهم و کلیدی مربوطه، مواد به کار رفته در کوره ها، صنایع هوایی، پتروشیمی، برق قدرت و نیروگاه های برق و مواردی از این قبیل بسیار مناسب اند. "مقاومت در برابر اکسیداسیون" با قابلیت مقاومت استیل یا فولاد تحت شرایط دمای بالا به مدت طولانی، بدون تشکیل پوسته یا فرسایش توسط آن واسطه یا عامل اکسیدی، مرتبط است. "استحکام حرارتی" نیز برمی‌گردد به آن نقطه ای که در آن نقطه یک لوله فولادی تحت شرایط دمای بالا هنوز دارای استحکام واقعی است بدون اینکه دچار شکستگی و تغییر شکل گسترده ای شده باشد.

مشخصات فولادهای ضدزنگ 309 (S 309) و 310 (S 310)

ASTM A276	JIS G4303	EN 10088-1	GB/T 20878
309	/	X12CrNi23-13/1.4833	16Cr23Ni13
309S	SUS 309S	/	06Cr23Ni20
310	/	X15CrNisI25-21/1.4841	20Cr25Ni20
310S	SUS 310S	X8CrNiSi25-21/1.4845	06Cr25Ni20

ترکیبات شیمیایی فولادهای زنگ نزن 309 (S 309) و 310 (S 310)

گریدها	کربن	سیلیسیوم	منگنز	فسفر	گوگرد	کروم	نیکل
309	0.20	1.00	2.00	0.045	0.03	24-22	15-12
S 309	0.08	1.00	2.00	0.045	0.03	24-22	15-12
310	0.25	1.50	2.00	0.045	0.03	26-24	22-19
S 310	0.08	1.50	2.00	0.045	0.03	26-24	22-19

مشخصات و ویژگی های مکانیکی استنلس استیل 309 (S 309) و 310 (S 310)

گریدها	سطح پایانی	استحکام کششی حداقل (MPa)	استحکام تسلیم حداقل (MPa)	تغییر طور در 50 میلیمتر
309	نورد سرد/ نورد گرم	515	205	30
S 309
310
S 310

ورق استیل 309 (S 309) و 310 (S 310) در مقایسه با اغلب سوپرآلیاژها، مقاومت بهتری نسبت به خوردگی ناشی از درجه حرارت های بالا از خود نشان می‌دهند. مع ذالک، استیل در شرایط جدی کربونیزه یا نیتراته رقیق و سبک، به‌خوبی آلیاژ ۶۰۰ (UNS N06600) یا آلیاژ ۸۰۰ (UNS N08800) عمل نمی‌کند. به لحاظ ترکیب مطلوب دو عامل "مقاومت در برابر خوردگی" و "مقاومت در برابر گرمای زیاد" ورق استیل S 309 و S 310 به طور گسترده در تجهیزاتی که می بایست در مواجهه با گرمای بالا و خوردگی مقاوم و پایدار بمانند، نظیر بویلرها، مخازن تحت فشار، قطعات و تجهیزات صنایع پتروشیمی و صنایع متالورژی به کار رفته اند. در این میان ورق استنلس استیل گرید S 309 در برابر دماهای تا ۹۸۰ درجه سانتیگراد به طور مداوم و ورق گرید S 310 در دماهای بالا حداکثر تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد در کاربرد های مکرر، مقاوم و پایدار هستند.

مقایسه فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی

در ترکیب شیمیایی تمام فولادها کربن وجود دارد (تقریبا بین 0.02% تا 2.1%)، اما چرا یکی از انواع فولاد، فولاد کربن نامیده می¬شود؟ در واقع، این از عبارت برای تمایز میان دو دسته فولاد متفاوت از یکدیگر استفاده می¬شود: فولاد کربن و فولاد کم¬آلیاژ. اما فولاد زنگ نزن یا همان استنلس استیل دسته ویژه ای از آلیاژهای فولاد است که به منظور مقاومت در برابر خوردگی طراحی شده اند. در این مقاله به بررسی تفاوت های فولاد زنگ نزن و فولاد کربنی خواهیم پرداخت.

فولاد کربن دقیقا به چه معناست؟

عبارت «فولاد کربن» دو معنی دارد – یک معنی فنی و یک دسته بندی عمومی.

 معنی فنی این عبارت کاملا واضح است: بر اساس استانداردهای موسسه آهن و فولاد آمریکا (به اختصار AISI)، یک فولاد باید مطابق با استانداردهای زیر باشد تا با تعریف فنی فولاد کربنی مطابقت داشته باشد:

هیچ شرطی برای دارا بودن حداقل مقدار کروم، کبالت، کلومبیوم (نوبیوم)، مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم، زیرکونیم یا سایر عناصر برای القاء ویژگی ها و خواص آلیاژی وجود ندارد.

حداقل مقداری که برای عنصر مس تعیین می شود نباید بیشتر از 0.4% باشد.

حداکثر مقداری که برای عناصر منگنز، سیلیکون و مس تعیین می شود نباید بیشتر از 1.65% برای منگنز، 0.60% برای سیلیکون و 0.6% برای مس باشد.

این تعریف (تعریف فنی) مقداری پیچیده است اما به زبان ساده¬تر می گوید که فولادهای کربنی واقعی باید تقریبا عاری از عناصر آلیاژی بوده و فقط از دو ماده تشکیل شده باشند: آهن و کربن. مقدار کربن این فولادها متغیر است و می توان از برخی عناصر آلیاژی در آنها استفاده کرد اما در کل، این فولادها بسیار ساده هستند. 

از عبارت «فولاد کربنی» علاوه بر معنی فوق، برای اشاره به دسته وسیعی از آلیاژهای فولاد که از نوع ضدزنگ نیستند نیز استفاده می شود. فولادهای کم آلیاژ برخلاف فولادهای کربنی می توانند مقادیر اندکی از طیف وسیعی از عناصر آلیاژی را در ترکیب شیمیایی خود داشته باشند، و به دلیل این ویژگی¬ می توان آنها را به صورت سفارشی برای طیف گسترده تری از کاربردها تولید کرد. این فولادها از شروط فنی فولادهای کربنی پیروی نمی¬کنند و تفاوت بسیار بزرگتری در دسته بندی فولادها را نشان می دهند.

تعریف فولاد کربنی

تعریف فولاد کربنی بسیار ساده است. این فولاد عمدتا از آهن و مقداری کربن و مقدار بسیار اندکی عناصر آلیاژی تشکیل شده است. آن دسته از فولادهایی که به عناصر آلیاژی نیاز دارند (مانند 4140 و 4340) از نوع فولاد کربنی نیستند. در این تعریف می¬توان فولاد را به دو دسته فولاد کم کربن و فولاد پرکربن تعمیم داد. فولادهای کم کربن بسیار متداول هستند، در حالیکه از فولادهای پرکربن فقط در محیط های غیرخورنده که به استحکام بالایی نیاز دارند استفاده می شود. فولاد 1020 که یک فولاد کم کربن است، یکی از محبوب ترین فولادهای دنیای امروز به حساب می آید.

فولاد A36 یک فولاد کربنی است که در ساخت تیرآهن¬ استفاده می¬شود. 

خواص مکانیکی فولاد کربنی با توجه به مقدار کربن، متغیر است. فولادهای کم کربن ضعیف تر (استحکام کمتر) و نرم تر هستند اما ماشین کاری و جوشکاری این فولادها به آسانی انجام می شود؛ فولادهای پرکربن محکم¬ترند (استحکام بالایی) اما کار با آنها نیز سخت تر است. تمام فولادهای کربنی در برابر زنگ-زدگی آسیب پذیرند و به همین دلیل در بسیاری از کاربردها نمی¬توان از این فولادها استفاده کرد. به طور کلی، اگر به دنبال ماده ای ارزان قیمت هستید، فولاد کربنی گزینه بی نظیریست، اما باید بخاطر داشته باشید که این فولادها برای عملیات¬های تولیدی که به دقت و کیفیت بالایی نیاز دارند مناسب نیستند.

فولادهای کم آلیاژ (گاهی اوقات به این فولادها، فولاد کربن نیز گفته می شود)

در فولادهای کم آلیاژ به منظور بهبود خواص در مقایسه با فولادهای کربنی، از یک یا چند عنصر آلیاژی (مانند کروم، کبالت، نوبیوم، مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم یا زیرکونیم) استفاده می شود. این فولادها محکم تر و سفت تر هستند و مقاومت شان در برابر خوردگی از فولادهای کربنی بیشتر است.

در فولادهای آلیاژی، این عناصر اصلی آلیاژی (علاوه بر کربن) هستند که نوع فولاد را تعیین می کنند. به عناون مثال، فولاد 4140، یکی از متداول¬ترین آلیاژهای فولاد، یک آلیاژ فولاد کروم-مولیبدن است. یعنی در این آلیاژ، کروم (که مقاومت فولاد در برابر خوردگی را افزایش می¬دهد) و مولیبدن (که چقرمگی فولاد را افزایش می¬دهد) عناصر آلیاژی اصلی هستند. از فولاد 4140 در دماهای بالا و کاربردهایی که به مقاومت بالا در برابر سایش نیاز دارند استفاده می شود.

از فولاد 4140 در ساخت شفت، پیچ بولت، چرخ دنده و بسیار از قطعات ماشین¬کاری¬شده استفاده می-شود. 

فولادهای آلیاژی یکی از پرکاربردترین فولادها در صنایع امروزی هستند. می¬توان آن¬ها را ماشین¬کاری کرد، قیمت مناسبی دارند، به وفور در دسترس هستند و خواص مکانیکی بسیار خوبی دارند. اگر نیازی به مقاومت در برابر خوردگی ندارید، فولادهای کم¬آلیاژ مقرون¬ به ¬صرفه¬ترین گزینه ممکن هستند.

همان خواصی که باعث می شود تولید قطعات فولادهای آلیاژی با روش های مرسوم، مقرون به صرفه باشد، از اهمیت کمتری برای تولید به روش پرینت سه بعدی برخوردار است. این فولادها ارزان هستند و ماشین¬کاری آن¬ها بسیار راحت است، در نتیجه تولید قطعات فولادی با تکنولوژی چاپ سه بعدی به علت هزینه بالاتر تولید با این روش، به هیچ وجه صرفه اقتصادی ندارد. برخی از شرکت¬های چاپ سه بعدی سفارشات فولادهای کم¬آلیاژ مانند فولاد 4140 را تولید می کنند اما این تعداد این شرکت ها انگشت شمار است.

فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل)

خاصیت اصلی فولادهای ضدزنگ مقاومت شان در برابر خودگی است. این خاصیت به علت دارا بودن کروم زیاد (وزنی %>10.5) و کربن کم (وزنی %<1.2) می باشد. خواص مکانیکی و مقاومت این فولادها در برابر خوردگی، از یک گرید تا گرید دیگر بسیار متفاوت است.

از گریدهای ضدزنگ مانند 316L در ساخت پروانه¬ها و سایر قطعات غوطه¬ور در سیالات استفاده می¬شود. م

فولادهای ضدزنگ آستنیتی متداول¬ترین نوع فولاد ضدزنگ هستند. در برابر خوردگی مقاومند، جوشکاری و ماشین کاری آنها به راحتی انجام می شود اما نمی توان روی آنها عملیات حرارتی انجام داد. در بین فولادهای زنگ نزن آستنیتی ورق استیل 304 معروفترین، پر کاربردترین و پر فروش ترین رده آلیاژی در بین استنلس استیل ها است. در بین فولادهای آستنیتی ورق استیل L 316 مقاوم¬ترین گرید در برابر خوردگی است. از این گریدها در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می¬شود – زیرا هم ضد آب هستند و هم می توان از آنها در هر محیطی استفاده کرد. این فولادها گران تر هستند و می¬توان از تکنولوژی پرینت سه بعدی برای ساخت قطعات این فولادها استفاده کرد.

خواص مکانیکی فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی از فولادهای آستنیتی بهتر است اما شکل¬پذیری کمتری دارند. کاربردهای این فولادها به طور کلی از فولادهای آستنیتی کمتر است. اما فولادهای مارتنزیتی به علت استحکام و سختی بالا همراه با مقاومت عالی در برابر خوردگی که بسیار بهتر از فولادهای کم¬آلیاژ است، برای ساخت قطعاتی مناسب هستند که علاوه بر مقاومت در محیط¬های اکسیدکننده به استحکام بالا نیز نیاز دارند. همچنین در این فولادها می¬توان به منظور افزایش سختی، استحکام و سفتی فولاد از عملیات حرارتی نیز استفاده کرد.

گرید 17-4 PH نیز یکی از گریدهای بسیار کاربردی مارتنزیتی است که می¬توان خواصش را با انجام عملیات حرارتی تغییر داد. این فولاد سختی بالا و قابلیت ماشین¬کاری بسیار پایینی دارد، و به همین دلیل تولید قطعات این فولاد با چاپ سه¬بعدی معمولا ارزان¬تر از ماشین¬کاری است. 

فولادهای زنگ نزن فریتی (دارای خواص مغناطیسی) دارای 10.5 الی 27 درصد عنصر کروم و کمتر از 0.2 درصد کربن در ترکیب شیمیایی خود هستند. یکی از تفاوت های این فولادها با استیل های آستنیتی مربوط به میزان عنصر نیکل است. فولادهای آستنیتی معمولا دارای حداقل 8 درصد نیکل در ساختار خود هستند. در حالی که میزان این عنصر در گروه فریتی به کمتر از یک درصد می رسد. 

به طور کلی مقاومت به خوردگی عمومی این گروه از فولادها در مقایسه با استیل های آستنیتی کمتر بوده و فقط زمانی که در معرض پدیده خوردگی تنش بالا قرار می گیرند عملکرد بهتری نسبت به گروه آستنیتی دارند. 

معروف ترین و پرکاربردترین رده آلیاژی در بین این فولادها ورق استیل 430 بوده که به استیل بگیر معروف است.

فولاد ضدزنگ در برابر فولاد کربن

بحث مقایسه فولاد کربن در برابر فولاد ضدزنگ از آن چه فکر می¬کردیم اندکی پیچیده¬تر است، زیرا خود فولاد کربن نیز به دو دسته کاملا متفاوت تقسیم می¬شود: فولاد کربن معمولی و فولاد کم آلیاژ.

استنلس استیل ها در مقایسه با فولادهای کم کربن استحکام، سختی و از همه مهم تر، مقاومت بهتری در برابر خوردگی دارند. فولادهای پرکربن استحکام بالایی دارند و استحکام شان گاهی اوقات حتی از فولادهای زنگ نزن نیز بهتر است اما کاربرد چندانی ندارند. فولادهای زنگ نزن برخلاف فولادهای کربنی می¬توانند در محیط¬های خورنده، اکسیداسیونی یا مرطوب دوام بیاورند. اما باید بخاطر داشت که فولادهای کربن بسیار ارزانتر از فولاد ضدزنگ هستند و برای ساخت قطعات سازه ای بزرگ مانند لوله، تیرآهن و ورق فولادی مناسب ترند.

فولاد کم¬ آلیاژ از بسیاری جهات از فولاد کربن بهتر است اما در برابر خوردگی مقاومتی ندارد. بسیاری از خواص این فولادها مشابه خواص فولاد ضدزنگ است. مثلا از آلیاژهایی مانند 4140 و 4340 در ماشین-کاری و کاربردهایی متعددی که اندکی اکسیداسیون مشکلی ایجاد نمی کند استفاده می شود. فولاد ضدزنگ کیفیت بالاتری دارد و در عملیات¬های صنعتی که کیفیت قطعات باید در بالاترین حد ممکن باشد از فولاد ضدزنگ استفاده می¬شود.

استفاده از استنلس استیل دوپلکس در صنعت حمل‌ و نقل دریایی

بکارگیری استنلس استیل دوپلکس در شماری از صنایع از مزایای مهمی برخوردار است. یکی از این موارد حمل‌ و نقل مایعات خورنده و سیالات دما پایین است. خواص مکانیکی خوب همراه با مقاومت خوردگی بالا در ورق استیل دوپلکس، باعث صرفه جویی قابل ملاحظه ای در وزن ماده می شود که برای بازار منابع از اهمیت برخوردار است.

مخازن مورد استفاده صنعت حمل‌ و نقل

به دلیل جهانی‌شدن، روز به روز کالاهای بیشتری از طریق کشتی های باربری حمل می شوند. تعدادی از این کالاها عبارتند از: روغن خام و فراورده‌های نفتی، مواد شیمیایی، گاز مایع، سولفور اسید، فسفریک اسید، روغن ماهی، چرب کننده، متانول، روغن خوراکی، بیودیزل، استیک اسید، آب‌پرتقال، ﺁرد و دیگر مایعات.

بسته به نوع محموله، بسته بندی و تجهیزات خاصی برای حمل و نقل در نظر گرفت. برخی از بارها مانند گاز طبیعی مایع (LNG) باید در دمای بسیار پایین حدود ۱۶۴- درجه سلسیوس حمل شوند. از سوی دیگر، قیر ذوب‌شده باید در دمای بسیار بالا در حدود ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد در مخازن جداگانه که توسط فرایندهای ویژه ای پشتیبانی می‌شوند، حمل گردد.

انتخاب مواد برای انواع کاربردها بستگی به عوامل متعددی دارد که به شرح زیر است:

·        صرفه‌جویی در وزن، برای افزایش ظرفیت بار، برای مثال برای دیگ های بخار، دیواره های ضد حریق، خطوط لوله، پمپ‌ها و همچنین قطعات ساختمانی ساخته شده از ورقه‌ها یا پروفیل‌های ساختمانی

·        هزینه‌های ساخت (هرچه ضخامت دیوار کمتر باشد، هزینه‌های حمل‌ و نقل یا جوشکاری ارزان‌تر خواهد بود)

·        مجموعه هزینه های نگهداری (طول عمر محصول) که برای مدت‌زمان حداکثر ۵۰ سال محاسبه می‌شود.

·        مقاومت به خوردگی در برابر سیالات مختلف

·        انتخاب مواد ﺁینده گرا؛ چنان‌که بدیهی است، درنتیجه حمل و نقل محصولات بیشتر خورده شده، که منجر به معرفی و انطباق با محدودیت های سختگیرانه زیست محیطی می شود.

ورق استیل دوپلکس در صنعت حمل‌ونقل دریایی

از ورق استیل دوپلکس بیشتر در صنعت کشتیرانی استفاده شده است. ازجمله دلایل آن عبارتند از:

·        مقاومت خوردگی بسیار خوب در برابر بسیاری از مایعات

·        استحکام بالا که امکان استفاده از دیواره هایی با ضخامت نازک تر در تجهیزات مرتبط با صنعت حمل و نقل را می دهد و وزن این تجهیزات را به عنوان یک ویژگی مثبت کاهش می‌یابد. همچنین استفاده از استیل دوپلکس برای مخازن ذخیره، باعث کاهش وزن برخی از این تجهیزات تا ۴۰ درصد نسبت به آستنیتی معمول می‌شود.

·        مقاطع فولادی سفارشی را می‌توان با توجه به نوع پروژه تولید کرد.

·        خواص جوشکاری مناسب

در بسیاری از موارد، به دلیل دلایل امنیتی و حفاظت از محیط زیست، لازم است که از کانتینرهای حمل‌ و نقل دوجداره استفاده نمود. برای ساخت کانتینرهای خاص، استفاده از مقاطع فولادی دوپلکس ضروری است، زیرا  فولاد زنگ نزن آستنیتی، الزامات مورد نظر از نظر مقاومت و قدرت خوردگی را برﺁورده نمی سازند.

ساخت مخازن ذخیره سازی از ورق استیل دوپلکس

با توجه به این‌که تقریبا تمامی سیالاتی که در ابتدای مقاله ذکر شد باید به‌طور موقت ذخیره شوند، مخزن ذخیره نیز نیازمند الزامات مهم و ویژه‌ای است. در این راستا نیز تا حدودی جایگزینی مخازن ساخته شده‌ از نوع تجاری، با استنلس استیل دوپلکس امکان‌پذیر است. استفاده از ورق استیل دوپلکس کاهش هزینه ها (ساخت‌وساز، حمل‌ونقل، جوشکاری، هزینه‌های نگهداری و غیره) را در پی دارد. همچنین منجر کاهش وزن محصول نهایی نیز می شود.

در این بخش، برای تولید، تمامی اشکال استاندارد محصول موردنیاز است. بااین‌وجود، بدون شک پروفیل‌های ویژه هم دارای تقاضا است، زیرا این مخازن استاندارد نیستند و بیشتر محصولاتی سفارشی هستند که برای هر پروژه طراحی‌شده‌اند.

کار برد استیل دوپلکس در مخازن، کانتینرها، مخازن تحت فشار و کشتی های در صنایع نفت و گاز

از حدود ۳۵ سال پیش تاکنون، فولادهای دوپلکس در صنعت نفت و گاز مورداستفاده قرارگرفته اند.

در این میان، با توجه به الزامات موردنیاز برای مقاومت در برابر خوردگی و استحکام کششی، از Lean Duplex، Super Duplex و Hyper Duplex استفاده شده است.

علاوه بر دلایل ذکر شده برای استفاده از فولادهای دوپلکس، دو ویژگی مهم دیگر نیز می‌تواند به صورت مثبت در صنعت نفت و گاز مشاهده شود:

·        دارای مقاومت فوق‌العاده‌ در محیط‌های خوردگی در مقایسه با فولاد ﺁستنیتی مانند دی‌اکسید کربن، سولفید هیدروژن، کلرید و محیط های دارای pH پایین

·        دارای مقاومت فوق العاده‌ در برابر ترک‌خوردگی تنشی (SCC) در مقایسه با فولاد ﺁستنیتی در محیط دارای میزان بالای کلرید

به طور کلی در وهله اول تمرکز بیشتر معطوف به کاهش هزینه‌ های مرتبط با طول عمر، تعمیر و نگهداری است و نه هزینه های مواد ساخت قطعات مختلف. ویژگی‌ و خواص مواد مورداستفاده حائز اهمیت است، زیرا در صورت توقف تولید، به‌ویژه در صنعت نفت و گاز ممکن است هزینه تولید گران تمام شود.

هم‌اکنون می‌توان این‌گونه فرض کرد که در ﺁینده‌ای نزدیک، فولاد دوپلکس در صنایع فوق‌الذکر گزینه انتخابی اول خواهد بود. علاوه بر این، احتمالاً اکثر تولیدکنندگان فولاد دوپلکس خواهان توسعه بیشتر و بهبود انواع مختلف هستند و همچنین محصولاتی تهیه کنند که در ﺁینده با چالش های جدیدی همراه باشد.

QuesTek 1.2 میلیون دلار از ARPA-E تأمین می کند

QuesTek Innovations LLC اعلام کرد که به آن 1.2 میلیون دلار بودجه از طرف آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته وزارت انرژی ایالات متحده (ARPA-E) اعطا شده است. بودجه برای طراحی و توسعه یک راه حل جدید مواد برای آلیاژهای تیغه توربین نسل بعدی و سیستم های پوشش سازگار استفاده می شود. QuesTek سیستمی از آلیاژهای پایه Niobium با درجه عملکرد مناسب برای ساخت مواد افزودنی را طراحی می کند که قادر به حفظ عملکرد در دمای بالا و در نتیجه افزایش بازده سوخت است. 

QuesTek از مدلهای مبتنی بر مهندسی محاسبات یکپارچه و تجربه گسترده خود در زمینه طراحی آلیاژهای دوپلکس ، آلیاژهای نسوز ، آلیاژهای آنتروپی بالا و پوشش ها برای طراحی یک سیستم آلیاژ چند ماده بر پایه نیوبیوم قابل چاپ استفاده خواهد کرد. طراحی همزمان مواد با همکاری موتور توربین OEM Pratt & Whitney برای تعریف الزامات هوافضا ، انجام طراحی قطعات و آزمایش راهنمای و صلاحیت حاصل می شود. علاوه بر این ، تیم پروژه شامل آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا برای توسعه فرآیند AM و دانشگاه مینه سوتا برای توسعه پوشش است.

پرسش و پاسخ این جایزه رقابتی را از برنامه ARPA-E ULtrahigh Temperature Imperiable Material Advancing Turbine Efficiency (ULTIMATE) برای توسعه و نشان دادن مواد با درجه حرارت فوق العاده بالا که می توانند در محیط های با درجه حرارت بالا و فشار زیاد یک تیغه توربین گاز کار کنند ، دریافت کرد.

 

برای مطالعه مقالات بیشتر در رابطه با ورق استیل می توانید از وبسایت توان فلز بازدید کنید. همچنین برای استعلام از آخرین قیمت ورق استیل در ایران نیز از طریق راه های ارتباطی با کارشناسان این تیم صحبت کرده و ورق مورد نیاز خودتون را سفارش بدهید.